本帖最后由 磨砂工 于 2025-4-15 16:20 编辑
光学小知识系列（七）ED镜片为啥“贵”？ 这是“望远镜-色差”系列小知识短文的第三部分，最近由于“关税”问题搞得我们很烦、很忙，这篇文章陆陆续续写到这两天才匆匆完结！ 文章的上两部分：《光学小知识系列（五）—萤石色差的救星？》；《光学小知识系列（六）—色差之顽固的“二级光谱”》为大家简要介绍了折射式望远镜“色差”的形成原因，以及近二百年来光学界前辈们与色差—这一本质像差较量的漫长过程，从“火石（F）玻璃”的出现，挽救了“冕（K）玻璃”望远镜；从发现“二级光谱”到寻找到能抵抗高阶色差的“萤石之光”；从“萤石人工晶体”的合成到“氟化物玻璃”的广泛使用！在大家眼里看似简简单单几分钟就能熟练操作使用的折射望远镜，实则是它的成长伴随了整个影像光学的发展历程！它所涉及的学科和相关技术涵盖了众多基础学科门类。 让我着手写这个色差系列短文的起因是，看到有个帖子在讨论某品牌宣传产品时，使用了一个名词：<萤石玻璃>，这种怪异的表述迅速引发了镜友们的疑惑与兴趣，各种各样的意见、理解……纷纷登场，讨论十分热烈！焦点都汇聚到这个<萤石玻璃>到底是什么？是萤石（包括人工萤石晶体）还是低色散氟化物玻璃，这样宣传到底对不对。 问题来了！为什么有些望远镜品牌厂商，会不遗余力地把透镜原料作为宣传重点，有些人家甚至毫无专业性、职业性地夸大宣传、虚假宣传。（我看到过一个卖望远镜的直播间，介绍他们卖3、4百元的保罗望远镜里用了 <8片双ED>，还反复强调：他的望远镜里所有镜片都是ED的……！） 我个人认为，这些销售商其实并不完全理解什么是萤石，什么是ED，并不知道萤石镜片或ED镜片在光学系统中起到怎样的作用，也不知道他们之间有什么区别，只知道高级望远镜用了这样的镜片，他们也就跟着这样吹嘘宣传罢了……！ 文章的上两部分已经介绍了望远镜色差的形成原理，以及人们找到的应对方法。本文作为色差系列的收官部分，我们着重了解一下这种光学原材料，了解一下大家既熟悉又陌生的ED(低色散氟化物)玻璃！ 对于咱们普通的望远镜爱好者而言，萤石、人工萤石相对好理解，在望远镜产品中的应用也不算多见，但“ED”这个词就不一样了，它很抽象，因它在光学性能上接近萤石，在价格上有比萤石便宜得多，所以它的应用场景也更加广泛。 但在现今各大光学玻璃厂商的玻璃牌号中，没用“ED”这种东西。大家讲的“ED玻璃”，准确的名称是：“氟冕玻璃”。“ED”的全称是“Extra-low Dispersion”，是一家知名公司为了区别于另一家知名公司的“UD”玻璃镜片（Ultra Low Dispersion）而命名的。ED、UD……都是低色散玻璃材料的代称，从这个角度讲叫它什么就不是那么重要了。我们暂且就统一称它为“ED玻璃”！ ED玻璃是一类光学玻璃的总称，每一个光学玻璃生产厂都有好几款不同折射率、阿贝数的低色散氟化物玻璃产品。常见的牌号有CDGM H-FK61;HOYA FCD1;SCHOTT N-PK52A;OHARA S-FPL51……等等。 ED玻璃的价格是昂贵的！拿H-FK61常规块状原料来说，它是同厂常用冕玻璃H-K9L售价的6-7倍，如再同比加上后期镜片加工的工艺难度，其价格是普通镜片的10倍以上！（这里插一段题外话：各工厂的玻璃牌号是独有的精准的，每个牌号的支撑是对应的光学参数，同样的参数各工厂的牌号是不同的，咱们很多的望远镜销售商以及爱好者经常胡乱使用，比如：常见的棱镜材料BAK4、BK7，实际泛指的是德国肖特的玻璃牌号N-BAK4、N-BK7相对应的光明牌号是H-BaK7折射率nd1.568和H-K9L折射率nd1.516,外行很容易混淆，我见过一个资深玩家拿折射率nd1.552的H-BaK4谈论棱镜方程计算，再顺便告诉大家H-BaK7的价格要比H-K9L便宜很多！） 下面我们将从ED玻璃（H-FK61为例）的原料熔炼加工和镜片冷加工两方面来了解为什么它会这么贵！ 一、熔炼 ED玻璃的主要成分：氟化钙（CaF2）、氟化钡（BaF2），在上千度高温时氟化物的挥发性很难控制。熔炼时就需要用氩气或者氮气保护，再用过投来防止挥发。（硅酸盐玻璃：无挥发性，熔炼时常规空气环境，不用任何保护） ED玻璃原料纯度要求极高：氟化物纯度>99.99%，杂质（Fe、Cu）<0.001%在熔炼中为防止氟腐蚀，熔炉材料为铂金坩埚。（硅酸盐玻璃：硅砂纯度>99.9%，杂质容忍度较高，熔炉材料为耐火黏土或石英坩埚） ED玻璃的熔炼均质化要求高：氟化物流动性差，要避免物料分层条纹影响成品光学均匀性，熔炼中要使用超声波+精密机械搅拌。（硅酸盐玻璃：自然对流+简单机械搅拌即可） ED玻璃的成型退火与应力：析晶失透风险极高，浇注后需急速降温（跳过500-700°C析晶温区），防止析晶。退火速率：0.5-1°C/min，严格控制应力双折射。（硅酸盐玻璃：常规退火速率（1-3°C/min），热应力容限较高，几乎无析晶问题，退火工艺简单） 二、光学冷加工 ED玻璃的切割与粗磨：硬度低（莫氏4-5），易崩口、划伤，需金刚石线锯切割，粗磨时控制进给速度，低压力、低速磨削（防止热裂纹）。（硅酸盐玻璃：硬度高（莫氏6-7）常规金刚石砂轮切割，常规磨削参数） ED玻璃的抛光与加工环境：化学稳定性差，要用中性抛光液（pH 6-8）氧化铈（CeO2）抛光粉；成品易吸潮，需防潮处理，加工环境恒温恒湿（湿度<30%）；抛光过程防止热应力变化，造成镜片局部变形、开裂、失透，抛光压力<0.1MPa，转速<50rpm，不可高速抛，结合以上因素成品合格率一般在60%左右。（硅酸盐玻璃：均无以上问题，只需常规抛光参数和环境要求，材料性能稳定，可高速抛光，成品合格率95%） 综合以上的对比介绍，大家应该可以很直观地看出“ED”玻璃的昂贵原因！由于文章篇幅和本人的能力原因，折射望远镜“色差”系列就先写到这里，期待并欢迎镜友们批评指正，谢谢！
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